UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA

E.F.P

Ingeniería Civil

PORTADA

TRABAJO N⁰ 01: AFORO DEL RIO HUATATAS

DOCENTE : Ing. LEÓN PALACIOS, Edward

ALUMNOS : ANGULO GONZALES, Pablo

ARONÉS OCHANTE, Giancarlo Aldair

LÓPEZ VARGAS, Cliver Rubén

MALDONADO DÍAZ, Eden Manuel

POMASONCCO MUÑOZ, Gregorio

Winkebried

1

HIDRÁULICA FLUVIAL

(IC- 426)

UNSCH

2014

ÍNDICE

Contenido

PORTADA......................................................................................................................................1

ÍNDICE..........................................................................................................................................2

I. INTRODUCCIÓN....................................................................................................................3

II. OBJETIVOS............................................................................................................................4

OBJETIVO GENERAL..................................................................................................................4

OBJETIVOS ESPECIFICOS...........................................................................................................4

III. MARCO TEÓRICO..............................................................................................................4

RIO............................................................................................................................................4

ORIGEN.....................................................................................................................................4

CUENCA....................................................................................................................................4

AFORO DE RÍOS .......................................................................................................................5

MÉTODOS PARA AFORAR.........................................................................................................5

MÉTODO DEL FLOTADOR.........................................................................................................6

IV. UBICACIÓN.......................................................................................................................8

4.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA.............................................................................................8

4.2. UBICACIÓN POLÍTICA....................................................................................................8

V. ACCESOS...............................................................................................................................9

VI. LOCALIZACIÓN DESCRIPTIVA..........................................................................................10

VII. ORIGEN DEL RIO.............................................................................................................11

VIII. MATERIALES E IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD.............................................................14

IX. PROCEDIMIENTO DEL AFORO.........................................................................................15

1. PRIMER PASO: ELECCIÓN DEL PUNTO DE AFORO...........................................................15

2. SEGUNDO PASO: MEDICIÓN DE LA LONGITUD DEL TRAMO...........................................16

3. TERCER PASO: MEDICIÓN DE LOS TIRANTES DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES.........16

4. CUARTO PASO: MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD SUPERFICIAL...........................................19

5. QUINTO PASO: CÁLCULO DEL CAUDAL DEL RÍO.............................................................20

X. CONCLUSIONES..................................................................................................................22

XI. RECOMENDACIONES......................................................................................................22

XII. BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................22

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I. INTRODUCCIÓN.

La determinación de la cantidad de agua que lleva un canal o un

curso de agua se llama aforo, determinación de dicho caudal es

importante para varios fines como para la toma de decisiones en

recursos hidráulicos, manejo de agua, diseño y calibración de

estructuras, cálculo de descargas, determinación de las pérdidas de

agua.

En resumen el régimen de caudales es un dato básico, indispensable,

para todos los diseños hidráulicos y para muchas obras civiles en los

que ellos son parte importante como las carreteras, puentes,

acueductos, presas, instalaciones hidroeléctricas, obras de riego,

defensa contra inundaciones, etc. En este trabajo conoceremos los

distintos métodos y las condiciones de empleo de estos.

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II. OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL

Calcular el caudal del rio Huatatas.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Aforar el rio Huatatas por el método del flotador.- Usar los instrumentos adecuados y realizar correctamente el

aforo.- Realizar los cálculos necesarios en gabinete, para conocer el

caudal del rio Huatatas, con los datos de campo obtenidos.

III. MARCO TEÓRICO.RIO

Son corrientes de agua que se desplazan por la parte continental desde las partes más altas hacia las más bajas, para llegar a desembocar en otro rio, lago o en el océano.

ORIGEN

Se origina en lagos, lagunas, deshielos, precipitaciones, aguas subterráneas y en otros ríos.

CUENCA

Se conoce también como cuenca vertiente, cuenca de aporte, cuenca de drenaje o simplemente cuenca de un río (permanente o temporario), considerando un punto dado de su curso, al área limitada por un contorno, en el interior del cual el agua precipitada escurre por su superficie, se concentra y pasa por el punto determinado (punto de aforo).

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AFORO DE RÍOS .

El aforo es la operación de medición del caudal en una sección de un

curso de agua.

El caudal de un curso de agua en una sección, es el volumen de agua

que pasa por la misma en una unidad de tiempo.

MÉTODOS PARA AFORAR

Los distintos métodos para aforar son:

- Aforo por el método del flotador.

- Aforo por el método volumétrico.

- Aforo en una sección de control (Estructuras hidráulicas).

- Aforo por método químico.

- Aforo por compuertas.

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MÉTODO DEL FLOTADOR

Pueden ser objetos flotantes cualesquiera, adquieren prácticamente

la misma velocidad que el agua en contacto con ellos, y se emplean,

por tanto, para medir la velocidad en la trayectoria que recorren. Se

emplean tres clases de flotadores: de superficie, de subsuperficie, y

de bastón o varilla. [1]

- FLOTADOR DE SUPERFICIE O SIMPLE

Cualquier objeto que flote con su centro de

gravedad cerca de la superficie libre del agua,

puede usarse como flotador de superficie. Los

flotadores de superficie dan la velocidad cerca

de la superficie libre de la corriente. La velocidad media en la vertical

se obtiene multiplicando la velocidad en la superficie por un

coeficiente (0.80 a 0.95, siendo el promedio 0.85). [1]

- UN FLOTADOR DE SUBSUPERFICIE O DOBLE.

Consiste en un flotador de superficie unido por

un cable a otro objeto sumergido de mayor

peso tal que mantenga tirante el cable y sin

hundir el flotador de superficie. Como el flotador

sumergido es relativamente grande, se desprecia por lo general el

efecto del de superficie. Para obtener directamente la velocidad

media en la vertical, el flotador sumergido debe quedar a alrededor

de 0.6 de la profundidad media a lo largo de la trayectoria seguida. El

flotador de subsuperficie tiene poco valor para aforos de corrientes.

Se usa a veces para determinar la velocidad y dirección de las

corrientes subsuperficiales en lagos, puertos y otras grandes masas

de agua. [1]

- LOS FLOTADORES DE BASTÓN O VARILLA.

Se construyen con palos de madera o cilindros

metálicos huecos contrapesados en un

extremo, de manera que floten

aproximadamente en posición vertical con el

extremo sin contrapeso saliendo ligeramente de

la superficie del agua. Deben acercarse lo más posible al fondo del

cauce sin que lo toquen en ningún punto de su trayectoria. Los

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flotadores de varilla son más satisfactorios en los canales artificiales o

en las corrientes naturales de sección regular.

Francis V dedujo la siguiente fórmula:

En la cual v es la velocidad media en la vertical, Vr la velocidad media

del flotador de varilla, D la profundidad del agua, y D' la distancia de

la parte inferior del flotador al lecho del canal. La relación anterior da

mayor exactitud con valores pequeños de D'/D y no debe emplearse

cuando D' sea mayor de 0.25D.

PROCEDIMIENTO

Antes de efectuar un aforo con flotadores, deberá elegirse un tramo

de canal tan recto, uniforme y sin corrientes parásitas como sea

posible. En los canales más pequeños, la longitud del tramo deberá

ser doble del ancho de la corriente, con un máximo de 90 m para las

corrientes anchas.

Se eligen dos secciones transversales separadas por una distancia L.

Se tienden cordeles marcados con etiquetas identificadoras cada 3 m

o a algún otro intervalo conveniente, transversalmente a la corriente

encima de las secciones correspondientes. Se hacen sondeos a lo

largo de estas secciones transversales. Se observa el tiempo

empleado por los flotadores para pasar entre las secciones

transversales y el sitio por donde pasan los flotadores en cada

sección. [1]

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IV. UBICACIÓN.

IV.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA.

Figura N° 01: Ubicación geográfica

Se encuentra al N.E. de la Plaza de Armas Ayacucho – Huamanga.

IV.2. UBICACIÓN POLÍTICA.

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Plaza de Armas

Lugar de Aforo

Coordenadas UTM:Este: 587990 Norte 8547338 Cota: 2550 msnmHuso:18L

RIO HUATATAS.

PAÍS : Perú

REGIÓN : Ayacucho

PROVINCIA : Huamanga

V. ACCESOS

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Lugar de Aforo

Rio Huatatas

Rio Alameda

Carretera

Leyenda

Figura N° 02: Accesos

VI. LOCALIZACIÓN DESCRIPTIVA.

10

Plaza de Armas Huamanga

- El punto de partida fue el paradero Huanta desde donde nos desplazamos mediante una movilidad que nos llevó aproximadamente unos 200 metros más allá del grifo PALUCO en la Carretera Huanta-Ayacucho.

- El recorrido a pie comenzó en la intersección entre la Carretera Huanta-Ayacucho y una trocha, el cual está señalado en la imagen (punto celeste).

- Se pudo apreciar que la zona era muy accidentada.- Durante el recorrido se pudo apreciar que los pobladores de la

zona tenían siembras de maíz en pequeñas parcelas que se encontraban al lado del río alameda. Lo cual es muy preocupante ya que el río mencionado se encuentra muy contaminado, y sus aguas no son recomendables para el riego de sus cultivos, ya que atentan contra la salud de las personas.

- El recorrido a pie fue aproximadamente unos 700 metros hasta llegar al punto de aforo.

Imagen del recorridoFuente : Google Earth

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Punto de aforo

Grifo PALUCO

VII. ORIGEN DEL RIO

Origen: Pluvial

Cuenca: Mantaro

Desembocadura: Océano Atlántico

Cuenca del MantaroFuente: ANA

12

Mapa Hidrográfico del Rio Alameda y el Rio HuatatasFuente: MED

13

Mapa Hidrográfico del nacimiento del Rio HuatatasFuente: MED

14

VIII. MATERIALES E IMPLEMENTOS DE

SEGURIDAD.

DOS WINCHAS UN FLEXÓMETRO

FLOTADOR DE TECNOPOR CRONOMETRO

TUBO DE PVC CORDEL

15

16

SOGA

IX. PROCEDIMIENTO DEL AFORO.

1. PRIMER PASO: ELECCIÓN DEL PUNTO DE AFORO.

Una vez llegado a la intersección de los Ríos Alameda y Huatatas buscamos un tramo arriba del Rio Huatatas para proceder con el aforo.

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Fotografía N° 01: Intersección de los Rios Alameda y Huatatas

Fotografía N° 02: Intersección de los Rios Alameda y Huatatas

2. SEGUNDO PASO: MEDICIÓN DE LA LONGITUD DEL TRAMO.Seleccionamos un tramo del río de una longitud de 12.00 m, sin

piedras grandes, ni troncos de árboles, en el que el agua fluya

libremente, sin turbulencias, ni impedimentos. Como se muestra

en la fotografía.

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Lugar de aforo

Fotografía N° 03: Medición del Tramo de Aforo

3. TERCER PASO: MEDICIÓN DE LOS TIRANTES DE LAS SECCIONES

TRANSVERSALES.

En el tramo seleccionado, ubicamos las secciones del río que

presenten las condiciones promedio y en las que se facilite la

medición del área transversal.

Medimos tirantes cada 50 centímetros ya que el ancho de la

sección A-A es 12.3 m. y de la sección transversal B-B es 12.6

m.

Fotografía N° 04: Tomando mediciones de los tirantes en la Secciones

Transversales

DATOS DE CAMPO: Tirantes de las Secciones

Transversales.19

12.00 m

SECCIÓN

TRANSVERSAL A - A

SECCIÓN

TRANSVERSAL B - B

PUNTO TIRANTE PUNTO TIRANTE

1 3.00 1 16.00

2 13.00 2 12.00

3 19.00 3 21.00

4 17.80 4 20.80

5 32.00 5 21.50

6 34.40 6 26.50

7 40.00 7 37.60

8 40.30 8 32.00

9 34.00 9 33.40

10 45.00 10 27.00

11 39.50 11 34.50

12 27.80 12 32.50

13 29.00 13 28.80

14 36.00 14 28.70

15 40.50 15 35.00

16 29.00 16 38.00

17 38.00 17 45.00

18 46.00 18 40.00

19 37.00 19 55.00

20 32.00 20 50.00

21 10.00 21 47.00

22 18.00  22 30.80

Tabla N° 01: Medidas tirantes de las secciones transversales

A y B.

20

21

Figura N° 03: Secciones transversales

22

4. CUARTO PASO: MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD SUPERFICIAL.

Se ubicó una persona en la parte central de la sección transversal AA

del rio con el flotador y otra en la sección transversal BB para

recepcionar el flotador. Una tercera persona registro el tiempo

recorrido por el flotador desde la sección AA hacia la sección BB,

repitiéndose 5 veces el mismo procedimiento y la cuarta persona se

encargó de hacer las anotaciones respectivas con las vistas

fotográficas.

DATOS OBTENIDOS EN CAMPO.

Tabla N° 02: Registro de los tiempos

La velocidad superficial del río (V) se obtendrá de la siguiente

manera:

Se sabe que: V=dt

d=12.0m

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Fotografía N° 05: Recorrido del flotador.

A

A

N° TIEMPO

(s)1 10.26

2 10.10

3 9.52

4 10.45

5 10.17

PROMEDIO 10.10

t=10.10 s

V= 12.0m10.10 s

=1.2m /s

5. QUINTO PASO: CÁLCULO DEL CAUDAL DEL RÍO.

Ahora Hallamos la velocidad media con un factor de corrección ya

que el flotador sólo refleja la Velocidad Superficial.

Según SENAMHI[1], El Factor de Corrección es:

Según el texto de Hidrología[2] , El Factor de Corrección es:

Siendo el factor de corrección K=0.85, el elegido para nuestro caso.

V Media=KxV

V Media=0.85∗1.2

24

V Media=1.02m / s

El Área de la Secciones Transversales obtenidas en la figura 3, fue:

AA−A=3.302m2

AB−B=3.567m2

El Promedio de las áreas será:

A promedio=3.435m2

Finalmente el Caudal del Río será.

Q=V Media . APromedio

Q=1.02∗3.435

Q=3.504m3/s

25

X. CONCLUSIONES.

El Método del Flotador es un método que no necesita mucha

inversión.

A comparación con otros métodos es más fácil de realizar, y es

bastante aproximado.

El flotador sólo refleja la Velocidad Superficial, por lo tanto se le

tiene que multiplicar por un factor de corrección para que nos

de la Velocidad Media.

Según SENAMHI:

O.75 Vs < Vm < 0.90 Vs

(cauces pequeños) (cauces grandes)

Consideramos: Cauce Mediano, por tanto Vm = 0.85 Vs

El cálculo de caudales es un dato básico e indispensable para

muchas obras civiles e hidráulicas.

XI. RECOMENDACIONES.

Antes de efectuar un aforo con flotadores, deberá elegirse un

tramo de canal tan recto y uniforme como sea posible.

El flotador para este método tiene que ser de tamaño pequeño

para evadir la resistencia del viento.

XII. BIBLIOGRAFÍA.

[1] Ing. G. Chamorro de Rodríguez / Guía De Hidrometría Estimación

del caudal por El método de flotadores/ [monografía en Internet].

Senamhi / Dr-Lima Nº 01 - 2011 [acceso 7 de Abril de 2014].

Disponible en:

http://www.senamhi.gob.pe/usr/cdc/AFORO_X_FLOTADORES.pdf

26

[2] A. Cahuana Andia, W. Yugar /Material de apoyo didáctico para la

enseñanza y aprendizaje de la asignatura de hidrología CIV-233 /Pag.

141.

XIII. ANEXO

27

28

CAMINATA HACIA EL PUNTO DE AFORO

29

PREPARÁNDONOS PARA EL AFORO

30

MEDICIÓN DE TIRANTES

31

MEDICION DE LA VELOCIDAD SUPERFICIAL

32